半導体レーザ素子及びその製造方法
【課題】膜厚の高精度な制御が容易であり、かつ、保護膜と共振器端面との剥離を抑制する半導体レーザ素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体レーザ素子３０は、半導体基板１、半導体基板１上に順次設けられた半導体層２〜９，１２，１３及び第１電極１５、並びに半導体基板１における第１電極１５とは反対側に設けられた第２電極１６を備えると共に、これら１〜９，１２，１３，１５，１６の各一端面を有して構成された第１共振器端面Ａ１、及びこれに対向する第２共振器端面Ｂ１を備えた共振構造体２０を備えている。第１共振器端面Ａ１並びに第１電極１５及び前記第２電極１６における第１共振器端面Ａ１近傍の領域に亘って第１保護膜２４が形成されており、第２共振器端面Ｂ１並びに第１電極１５及び前記第２電極１６における第２共振器端面Ｂ１近傍の領域に亘って第２保護膜２９が形成されている。
【解決手段】半導体レーザ素子３０は、半導体基板１、半導体基板１上に順次設けられた半導体層２〜９，１２，１３及び第１電極１５、並びに半導体基板１における第１電極１５とは反対側に設けられた第２電極１６を備えると共に、これら１〜９，１２，１３，１５，１６の各一端面を有して構成された第１共振器端面Ａ１、及びこれに対向する第２共振器端面Ｂ１を備えた共振構造体２０を備えている。第１共振器端面Ａ１並びに第１電極１５及び前記第２電極１６における第１共振器端面Ａ１近傍の領域に亘って第１保護膜２４が形成されており、第２共振器端面Ｂ１並びに第１電極１５及び前記第２電極１６における第２共振器端面Ｂ１近傍の領域に亘って第２保護膜２９が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
共振器構造を有する半導体レーザ素子には、通常、一対の共振器端面に反射性を有する保護膜がそれぞれ形成されている。これら保護膜の反射率を互いに異ならせることにより、一方の共振器端面からレーザ光を効率よく出射することができる。また、これら保護膜は、一対の共振器端面がレーザ発振の際に発生する熱や外部環境によるダメージを防止する機能を有している。従って、これら保護膜により半導体レーザ素子の信頼性を向上させることができる。
【０００３】
ところで、保護膜等の膜を成膜する成膜方法としては、スパッタリング、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、及び蒸着等がある。
【０００４】
しかしながら、スパッタリングまたはＣＶＤにより上記保護膜を成膜する場合は、プラズマ雰囲気中で成膜するため、共振器端面がプラズマによって破壊されてしまう場合がある。また、スパッタリング及びＣＶＤでは膜厚の高精度な制御が難しいため、光学膜である上記保護膜の成膜には不向きである。
【０００５】
一方、蒸着により上記保護膜を成膜する場合は、スパッタリングやＣＶＤに比べて、膜厚の高精度な制御が容易である一方で保護膜と共振器端面との密着性が低く、レーザ発振の際に発生する熱や外部環境によって保護膜が共振器端面から剥離してしまう場合がある。
また、例えば特許文献１に開示されているような、イオンビーム照射を行いながら蒸着するイオンアシスト蒸着の場合は、イオンビーム照射を行わない蒸着に比べて保護膜と共振器端面との密着性が向上する。
【特許文献１】特開平７−６６５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、イオンアシスト蒸着により保護膜を成膜する際、共振器端面がイオンビームによってダメージを受ける場合がある。共振器端面がダメージを受けると、所望のレーザ出力が得られなかったり、半導体レーザ素子の寿命が短くなるといった不具合が生じる。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、膜厚の高精度な制御が容易であり、かつ、保護膜と共振器端面との剥離を抑制する半導体レーザ素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本願各発明は次の半導体レーザ素子及びその製造方法を提供する。
１）半導体基板（１）、前記半導体基板上に設けられた複数の半導体層（２〜９，１２，１３）、前記複数の半導体層上に設けられた第１の電極（１５）、及び前記半導体基板における前記第１の電極とは反対側に設けられた第２の電極（１６）を備えると共に、前記半導体基板，前記複数の半導体層，前記第１の電極，及び前記第２の電極の各一端面を有して構成された第１の共振器端面（Ａ１）、及び前記第１の共振器端面に対向し、前記半導体基板，前記複数の半導体層，前記第１の電極，及び前記第２の電極における前記各一端面に対向する各他端面を有して構成された第２の共振器端面（Ｂ１）を備えた共振構造体（２０）と、前記第１の共振器端面、前記第１の電極における前記第１の共振器端面近傍の領域、及び前記第２の電極における前記第１の共振器端面近傍の領域に亘って形成された第１の保護膜（２４）と、前記第２の共振器端面、前記第１の電極における前記第２の共振器端面近傍の領域、及び前記第２の電極における前記第２の共振器端面近傍の領域に亘って形成された第２の保護膜（２９）と、を備えたことを特徴とする半導体レーザ素子（３０）。
２）前記第１の保護膜及び前記第２の保護膜は、前記第１の共振器端面と前記第２の共振器端面との間で共振されたレーザ光（Ｌ１）に対する反射率が互いに異なることを特徴とする１）記載の半導体レーザ素子。
３）半導体基板（１）、前記半導体基板上に設けられた複数の半導体層（２〜１０，１２，１３）、前記複数の半導体層上に設けられた第１の電極（１５）、及び前記半導体基板における前記第１の電極とは反対側に設けられた第２の電極（１６）を備えると共に、前記半導体基板，前記複数の半導体層，前記第１の電極，及び前記第２の電極の各一端面を有して構成された第１の共振器端面（Ａ１）、及び前記第１の共振器端面に対向し、前記半導体基板，前記複数の半導体層，前記第１の電極，及び前記第２の電極における前記各一端面に対向する各他端面を有して構成された第２の共振器端面（Ｂ１）を備えた共振構造体（２０）に対して、前記第１の共振器端面に、イオンアシストを付与せずに蒸着を行って第１の蒸着膜（２２）を成膜し、さらにイオンアシストを付与して蒸着を行って前記第１の蒸着膜上に第２の蒸着膜（２３）を成膜することにより、前記第１の共振器端面に前記第１の蒸着膜と前記第２の蒸着膜とが順次成膜された積層構造を有する第１の保護膜（２４）を形成する第１のステップと、前記第２の共振器端面に、イオンアシストを付与せずに蒸着を行って第３の蒸着膜（２５）を成膜し、さらにイオンアシストを付与して蒸着を行って前記第３の蒸着膜上に第４の蒸着膜（２６，２８）を成膜することにより、前記第２の共振器端面に前記第３の蒸着膜と前記第４の蒸着膜とが順次成膜された積層構造を有する第２の保護膜（２９）を形成する第２のステップと、を有することを特徴とする半導体レーザ素子（３０）の製造方法。
４）前記第１のステップでは、前記第１の保護膜を、前記第１の電極における前記第１の共振器端面近傍の領域及び前記第２の電極における前記第１の共振器端面近傍の領域に亘って形成し、前記第２のステップでは、前記第２の保護膜を、前記第１の電極における前記第２の共振器端面近傍の領域及び前記第２の電極における前記第２の共振器端面近傍の領域に亘って形成することを特徴とする３）記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、膜厚の高精度な制御が容易であり、かつ、保護膜と共振器端面との剥離を抑制するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図７を用いて説明する。
図１は、実施例の半導体レーザ素子３０が半導体基板１にマトリクス状に複数形成されることを説明するための平面図である。
図２〜図６は、半導体レーザ素子３０の製造過程を説明するための図である。特に、図４〜図６は、一対の共振器端面Ａ１，Ｂ１に第１の保護膜２４，第２の保護膜２９を形成する保護膜形成方法を説明するための図である。図７は実施例の半導体レーザ素子３０を示す図である。
なお、図２は模式的斜視図である。図３は（ａ）が模式的平面図、（ｂ）が（ａ）の矢印Ｓ１方向に見たときの模式的斜視図である。図４は模式的斜視図である。図５及び図６は模式的断面図である。図７は（ａ）及び（ｂ）が模式的斜視図及び模式的断面図である。また、図１〜図６における矢印Ｓ１は互いに対応するものである。
【００１１】
＜実施例＞
実施例では、発振波長が６５０ｎｍ帯であるＡｌＧａＩｎＰ（アルミニウムガリウムインジウム燐）系の半導体レーザ素子を例に挙げて説明する。
なお、後述する半導体レーザ素子３０は、図１に示すように、半導体基板１にマトリクス状に複数形成されるものであるが、図２では説明をわかりやすくするために、６素子分の半導体レーザ素子３０（例えば図１に斜線で示した領域）を示す。
【００１２】
まず、図２（ａ）に示すように、第１導電型の半導体基板１上に、第１導電型のバッファ層２，第１導電型の下クラッド層３，活性層４，第２導電型の第１の上クラッド層５，第２導電型のエッチングストップ層６，第２導電型の第２の上クラッド層７，第２導電型の中間層８，及び第２導電型のキャップ層９を、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により順次積層する。
ここで、第１導電型はｎ型及びｐ型の一方であり、第２導電型はｎ型及びｐ型の他方である。
【００１３】
実施例では、ｎ型を第１導電型とし、ｐ型を第２導電型とした（以下も同様）。
また、実施例では、半導体基板１及びキャップ層９の主成分をそれぞれＧａＡｓ（ガリウム砒素）とし、バッファ層２及び中間層８の主成分をそれぞれＧａＩｎＰ（ガリウムインジウム燐）とし、下クラッド層３，第１の上クラッド層５，エッチングストップ層６，及び第２の上クラッド層７の主成分をそれぞれＡｌＧａＩｎＰとした。
また、実施例では、活性層４を、ＧａＩｎＰ層とＡｌＧａＩｎＰ層とが交互に積層された多重歪量子井戸構造とした。
【００１４】
次に、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、キャップ層９，中間層８，及び第２の上クラッド層７をそれぞれ部分的に除去して、第２の上クラッド層７，中間層８，及びキャップ層９からなるストライプ状のリッジ１０を形成する。
エッチングストップ層６は、第１の上クラッド層５以下の層がエッチングされることを防止するための層である。
【００１５】
次に、図２（ｃ）に示すように、エッチングストップ層６上に、リッジ１０の側壁を覆うように第１導電型の電流ブロック層１２を形成し、リッジ１０及び電流ブロック層１２上に第２導電型のコンタクト層１３を形成する。これら電流ブロック層１２及びコンタクト層１３は、例えばＣＶＤにより形成することができる。
その後、コンタクト層１３上に第１の電極１５を形成し、半導体基板１における第１の電極１５が形成されている側とは反対側の面（図２における下側の面）に第２の電極１６を形成する。
【００１６】
実施例では、電流ブロック層１２の主成分をＡｌＩｎＰ（アルミニウムインジウム燐）とし、コンタクト層１３の主成分をＧａＡｓとした。また、実施例では、第１の電極１５及び第２の電極１６の主成分をそれぞれＡｕ（金）とした。
【００１７】
次に、図３に示すように、上記工程を経た半導体基板１を所定のピッチで劈開することにより、一対の劈開面が一対の共振器端面Ａ１，Ｂ１となる複数の半導体レーザバー２０を得る。なお、図３において、（ｂ）は（ａ）における複数の半導体レーザバー２０のうちの１つを示す模式的斜視図であり、説明をわかりやすくするために３素子分の半導体レーザ素子３０｛例えば図２（ａ）に斜線で示した領域｝を示すものである。
【００１８】
次に、その後の工程である「保護膜形成工程」について、図４~図６を用いて説明する。
【００１９】
まず、図４（ａ）に示すように、半導体レーザバー２０と成膜マスク治具４０とを交互に重ね合わせ、図５（ａ）に示すように、これら２０，４０を固定盤４１に載置し、両側から固定治具４２で保持する。これにより、半導体レーザバー２０及び成膜マスク治具４０は固定盤４１に固定される。
また、半導体レーザバー２０を固定盤４１に固定する際に、半導体レーザバー２０における固定盤４１とは反対側の面を一対の共振器端面Ａ１，Ｂ１のどちらか一方の面にする。
実施例では、一方の共振器端面Ａ１を固定盤４１とは反対側の面とした。
【００２０】
図４に示すように、成膜マスク治具４０は、半導体レーザバー２０と成膜マスク治具４０とを交互に重ね合わせた際に、半導体レーザバー２０における、一対の共振器端面Ａ１，Ｂ１、第１の電極１５における一対の共振器端面Ａ１，Ｂ１の各近傍の領域、及び第２の電極１６における一対の共振器端面Ａ１，Ｂ１の各近傍の領域がそれぞれ露出するように、切り欠き部４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを有している。
【００２１】
次に、図６に示すように、半導体レーザバー２０及び成膜マスク治具４０が固定された固定盤４１を、一方の共振器端面Ａ１が第１の蒸着源５２及び第２の蒸着源５３側に向くように、真空蒸着装置５０のチャンバー５１内に取り付ける。
【００２２】
真空蒸着装置５０は、第１の蒸着材料５４を収容する上記第１の蒸着源５２と、第１の蒸着材料５４とは異なる第２の蒸着材料５５を収容する上記第２の蒸着源５３と、固定盤４１を自転または公転、あるいは自転及び公転させる回転駆動部５６と、半導体レーザバー２０に蒸着される第１の蒸着材料５４及び第２の蒸着材料５５の密着性を向上させるためのイオンガン５７と、これら第１の蒸着源５２，第２の蒸着源５３，回転駆動部５６，イオンガン５７を収容する上記チャンバー５１と、チャンバー５１内を減圧する真空ポンプ等の減圧部５８と、チャンバー５１と減圧部５８とを開閉する第１のバルブ５９と、チャンバー５１内に所定のガスを導入するガス導入部６０と、チャンバー５１とガス導入部６０とを開閉する第２のバルブ６１と、を有して構成されている。
【００２３】
次に、第１のバルブ５９を開状態、第２のバルブ６１を閉状態にして、減圧部５８を動作させ、チャンバー５１内を減圧する。
チャンバー５１内が所定の圧力まで減圧されたら、第２のバルブ６１を開状態にしてガス導入部６０からチャンバー５１内に所定のガスを導入し、回転駆動部５６を動作させて固定盤４１を回転させる。
【００２４】
そして、第１の蒸着源５２から第１の蒸着材料５４を半導体レーザバー２０に向けて蒸発させ、蒸着を行う。さらに、蒸着の途中でイオンガン５７を動作させてイオンアシストを行う。即ち、本蒸着は、蒸着開始時から所定の期間はイオンガンを動作させない、即ちイオンアシストを行わない蒸着と、蒸着の途中から蒸着終了時までの期間はイオンガン５７を動作させてイオンアシストを行うイオンアシスト蒸着と、を順次行うものである。
なお、第１の蒸着源５２から第１の蒸着材料５４を蒸発させる方法及び第２の蒸着源５３から第２の蒸着材料５５を蒸発させる方法としては、電子ビーム法や抵抗加熱法等がある。
【００２５】
その後、第１の蒸着材料５４の蒸発、イオンガン５７の動作、及び固定盤４１の回転を止め、第２のバルブ６１を閉状態にする。
【００２６】
これにより、図５（ｂ）に示すように、イオンアシストを行わない蒸着により成膜された第１の蒸着膜２２と、イオンアシスト蒸着により成膜された第２の蒸着膜２３と、を有して構成された低反射率を有する第１の保護膜２４が、半導体レーザバー２０の一方の共振器端面Ａ１、第１の電極１５における一方の共振器端面Ａ１の近傍の領域、及び第２の電極１６における一方の共振器端面Ａ１の近傍の領域に亘って形成される。
なお、第１の保護膜２４を形成する際に、成膜マスク治具４０，固定盤４１，及び固定治具４２にも第１の蒸着材料５４が蒸着されるが、図５（ｂ）では説明をわかりやすくするためにその図示を省略している。
【００２７】
実施例では、第１の蒸着材料５４としてＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）を用い、第１の蒸着膜２２の厚さを２０ｎｍとし、第２の蒸着膜２３の厚さを１９８ｎｍとした。第１の保護膜２４の発振波長６５０ｎｍに対する反射率は３０％である。
【００２８】
上述した第１の保護膜２４の形成方法によれば、共振器端面Ａ１が露出しているときにはイオンガン５７が動作していないため、共振器端面Ａ１がイオンガン５７から照射されるイオンによってダメージを受けることはない。また、イオンガン５７を動作させるときには、共振器端面Ａ１は第１の蒸着膜２２で覆われているため、イオンガン５７から照射されるイオンによる共振器端面Ａ１のダメージをこの第１の蒸着膜２２で防止することができる。
【００２９】
その後、第１のバルブ５９を閉状態、第２のバルブ６１を開状態にして、ガス導入部６０からチャンバー５１内に大気または所定のガスを導入してチャンバー５１内を大気圧にする。
【００３０】
次に、チャンバー５１内から半導体レーザバー２０及び成膜マスク治具４０が固定された固定盤４１を取り出す。
その後、図５（ｃ）に示すように、固定治具４２の保持を解除し、半導体レーザバー２０を、固定盤４１とは反対側の面が他方の共振器端面Ｂ１となるように、成膜マスク治具４０と共に向きを変えて固定盤４１に載置して両側から固定治具４２で保持する。
【００３１】
次に、この固定盤４１を、他方の共振器端面Ｂ１が第１の蒸着源５２及び第２の蒸着源５３側に向くように、真空蒸着装置５０のチャンバー５１内に取り付ける（図６参照）。
【００３２】
その後、第１のバルブ５９を開状態、第２のバルブ６１を閉状態にして、減圧部５８を動作させ、チャンバー５１内を減圧する。
チャンバー５１内が所定の圧力まで減圧されたら、第２のバルブ６１を開状態にして、ガス導入部６０からチャンバー５１内に所定のガスを導入し、回転駆動部５６を動作させて固定盤４１を回転させる。
【００３３】
そして、第１の蒸着源５２から第１の蒸着材料５４を半導体レーザバー２０に向けて蒸発させ、蒸着を行う。さらに、蒸着の途中でイオンガン５７を動作させてイオンアシストを行う。即ち、本蒸着は、蒸着開始時から所定の期間はイオンガンを動作させない、即ちイオンアシストを行わない蒸着と、蒸着の途中から蒸着終了時までの期間はイオンガン５７を動作させてイオンアシストを行うイオンアシスト蒸着と、を順次行うものである。
【００３４】
これにより、図５（ｄ）に示すように、イオンアシストを行わない蒸着により成膜された第３の蒸着膜２５と、イオンアシスト蒸着により成膜された第４の蒸着膜２６と、を有して構成された初期膜２７が、半導体レーザバー２０の他方の共振器端面Ｂ１、第１の電極１５における他方の共振器端面Ｂ１の近傍の領域、及び第２の電極１６における他方の共振器端面Ｂ１の近傍の領域に亘って形成される。
【００３５】
次に、イオンガン５７を動作させた状態を維持しつつ、第１の蒸着材料５４の蒸発を止めて、第２の蒸着源５３から第２の蒸着材料５５を半導体レーザバー２０に向けて蒸発させ、蒸着を行う。
さらに、イオンガン５７を動作させた状態を維持しつつ、第１の蒸着材料５４と第２の蒸着材料５５とを交互に蒸発させることにより、初期膜２７上に、第１の蒸着材料５４からなる膜と第２の蒸着材料５５からなる膜とが交互に積層された多層膜２８が形成される。
【００３６】
その後、第１の蒸着材料５４及び第２の蒸着材料５５の各蒸発、イオンガン５７の動作、及び固定盤４１の回転を止め、第２のバルブ６１を閉状態にする。
【００３７】
これにより、初期膜２７及び多層膜２８を有して構成された高反射率を有する第２の保護膜２９が、半導体レーザバー２０の他方の共振器端面Ｂ１、第１の電極１５における他方の共振器端面Ｂ１の近傍の領域、及び第２の電極１６における他方の共振器端面Ｂ１の近傍の領域に亘って形成される。
なお、第２の保護膜２９を形成する際に、成膜マスク治具４０，固定盤４１，及び固定治具４２にも第１の蒸着材料５４及び第２の蒸着材料５５がそれぞれ蒸着されるが、図５（ｄ）では説明をわかりやすくするためにその図示を省略している。
【００３８】
実施例では、第１の蒸着材料５４としてＡｌ２Ｏ３を用い、第２の蒸着材料５５としてＴａ２Ｏ５（酸化タンタル）を用いた。また、実施例では、第３の蒸着膜２５の厚さを１０ｎｍとし、第４の蒸着膜２６の厚さを９９ｎｍとした。また、実施例では、多層膜２８を、厚さが７５ｎｍの第１のＴａ２Ｏ５膜，厚さが９９ｎｍの第１のＡｌ２Ｏ３膜，厚さが７５ｎｍの第２のＴａ２Ｏ５膜，厚さが９９ｎｍの第２のＡｌ２Ｏ３膜，及び厚さが７５ｎｍの第３のＴａ２Ｏ５膜が順次積層された５層の積層構造を有する構成とした。第２の保護膜２９の発振波長６５０ｎｍに対する反射率は８０％である。
【００３９】
上述した第２の保護膜２９の形成方法によれば、共振器端面Ｂ１が露出しているときにはイオンガン５７が動作していないため、共振器端面Ｂ１がイオンガン５７から照射されるイオンによってダメージを受けることはない。また、イオンガン５７を動作させるときには、共振器端面Ｂ１は第３の蒸着膜２５で覆われているため、イオンガン５７から照射されるイオンによる共振器端面Ｂ１のダメージをこの第３の蒸着膜２５で防止することができる。
【００４０】
次に、第１のバルブ５９を閉状態にし、ガス導入部６０からチャンバー５１内に大気または所定のガスを導入してチャンバー５１内を大気圧にする。
その後、チャンバー５１内から半導体レーザバー２０及び成膜マスク治具４０が固定された固定盤４１を取り出す。
【００４１】
次に、固定治具４２の保持を解除して半導体レーザバー２０を取り出し、半導体レーザバー２０を、リッジ１０同士が互いに分離されるように所定のピッチで切断することにより、図７に示す半導体レーザ素子３０を複数得る。
【００４２】
半導体レーザ素子３０の第１の電極１５から第２の電極１６に向かって電流を流すと活性層４内でレーザ発振が起こり、一対の共振器端面Ａ１，Ｂ１間で共振する。そして、電流が閾値を越えると、一方の共振器端面Ａ１からレーザ光Ｌ１は出射される。
【００４３】
上述した半導体レーザ素子３０は、一方の共振器端面Ａ１，第１の電極１５における一方の共振器端面Ａ１の近傍の領域，及び第２の電極１６における一方の共振器端面Ａ１の近傍の領域が第１の保護膜２４によって覆われており、他方の共振器端面Ｂ１，第１の電極１５における他方の共振器端面Ｂ１の近傍の領域，及び第２の電極１６における他方の共振器端面Ｂ１の近傍の領域が第２の保護膜２９によって覆われている。
【００４４】
ところで、一対の共振器端面は、劈開面なので非常に平坦な面である。従って、従来のように保護膜が共振器端面のみに形成されている場合は、保護膜と共振器端面との密着性が低く、レーザ発振の際に発生する熱や外部環境によって保護膜が共振器端面から剥離してしまう場合がある。
それに対して、上述した半導体レーザ素子３０では、第１の保護膜２４及び第２の保護膜２９が、第１の電極１５及び第２の電極１６に亘って形成されているため、共振器端面のみに形成されている場合に比べて接触面積が大きいので剥離しにくくすることができる。
また、第１の電極１５及び第２の電極１６の各表面は、一対の共振器端面Ａ１，Ｂ１ほど平坦な面ではないので、一対の共振器端面Ａ１，Ｂ１よりも密着性に優れている。そのため、従来よりも保護膜をさらに剥離しにくくすることができる。
【００４５】
本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施例の半導体レーザ素子が半導体基板にマトリクス状に複数形成されることを説明するための平面図である。
【図２】本発明に係る半導体レーザ素子の製造過程の一例を説明するための図である。
【図３】本発明に係る半導体レーザ素子の製造過程の一例を説明するための図である。
【図４】本発明に係る半導体レーザ素子の製造過程の一例を説明するための図である。
【図５】本発明に係る半導体レーザ素子の製造過程の一例を説明するための図である。
【図６】本発明に係る半導体レーザ素子の製造過程の一例を説明するための図である。
【図７】本発明に係る半導体レーザ素子の製造過程の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４７】
１＿半導体基板、 ２＿バッファ層、 ３＿下クラッド層、 ４＿活性層、 ５＿第１の上クラッド層、 ６＿エッチングストップ層、 ７＿第２の上クラッド層、 ８＿中間層、 ９＿キャップ層、 １０＿リッジ、 １２＿電流ブロック層、 １３＿コンタクト層、 １５＿第１の電極、 １６＿第２の電極、 ２０＿半導体レーザバー、 ２２＿第１の蒸着膜、 ２３＿第２の蒸着膜、 ２４＿第１の保護膜、 ２５＿第３の蒸着膜、 ２６＿第４の蒸着膜、 ２７＿初期膜、 ２８＿多層膜、 ２９＿第２の保護膜、 ３０＿半導体レーザ素子、 Ａ１，Ｂ１＿共振器端面、 Ｓ１＿矢視、 Ｌ１＿レーザ光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
共振器構造を有する半導体レーザ素子には、通常、一対の共振器端面に反射性を有する保護膜がそれぞれ形成されている。これら保護膜の反射率を互いに異ならせることにより、一方の共振器端面からレーザ光を効率よく出射することができる。また、これら保護膜は、一対の共振器端面がレーザ発振の際に発生する熱や外部環境によるダメージを防止する機能を有している。従って、これら保護膜により半導体レーザ素子の信頼性を向上させることができる。
【０００３】
ところで、保護膜等の膜を成膜する成膜方法としては、スパッタリング、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、及び蒸着等がある。
【０００４】
しかしながら、スパッタリングまたはＣＶＤにより上記保護膜を成膜する場合は、プラズマ雰囲気中で成膜するため、共振器端面がプラズマによって破壊されてしまう場合がある。また、スパッタリング及びＣＶＤでは膜厚の高精度な制御が難しいため、光学膜である上記保護膜の成膜には不向きである。
【０００５】
一方、蒸着により上記保護膜を成膜する場合は、スパッタリングやＣＶＤに比べて、膜厚の高精度な制御が容易である一方で保護膜と共振器端面との密着性が低く、レーザ発振の際に発生する熱や外部環境によって保護膜が共振器端面から剥離してしまう場合がある。
また、例えば特許文献１に開示されているような、イオンビーム照射を行いながら蒸着するイオンアシスト蒸着の場合は、イオンビーム照射を行わない蒸着に比べて保護膜と共振器端面との密着性が向上する。
【特許文献１】特開平７−６６５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、イオンアシスト蒸着により保護膜を成膜する際、共振器端面がイオンビームによってダメージを受ける場合がある。共振器端面がダメージを受けると、所望のレーザ出力が得られなかったり、半導体レーザ素子の寿命が短くなるといった不具合が生じる。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、膜厚の高精度な制御が容易であり、かつ、保護膜と共振器端面との剥離を抑制する半導体レーザ素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本願各発明は次の半導体レーザ素子及びその製造方法を提供する。
１）半導体基板（１）、前記半導体基板上に設けられた複数の半導体層（２〜９，１２，１３）、前記複数の半導体層上に設けられた第１の電極（１５）、及び前記半導体基板における前記第１の電極とは反対側に設けられた第２の電極（１６）を備えると共に、前記半導体基板，前記複数の半導体層，前記第１の電極，及び前記第２の電極の各一端面を有して構成された第１の共振器端面（Ａ１）、及び前記第１の共振器端面に対向し、前記半導体基板，前記複数の半導体層，前記第１の電極，及び前記第２の電極における前記各一端面に対向する各他端面を有して構成された第２の共振器端面（Ｂ１）を備えた共振構造体（２０）と、前記第１の共振器端面、前記第１の電極における前記第１の共振器端面近傍の領域、及び前記第２の電極における前記第１の共振器端面近傍の領域に亘って形成された第１の保護膜（２４）と、前記第２の共振器端面、前記第１の電極における前記第２の共振器端面近傍の領域、及び前記第２の電極における前記第２の共振器端面近傍の領域に亘って形成された第２の保護膜（２９）と、を備えたことを特徴とする半導体レーザ素子（３０）。
２）前記第１の保護膜及び前記第２の保護膜は、前記第１の共振器端面と前記第２の共振器端面との間で共振されたレーザ光（Ｌ１）に対する反射率が互いに異なることを特徴とする１）記載の半導体レーザ素子。
３）半導体基板（１）、前記半導体基板上に設けられた複数の半導体層（２〜１０，１２，１３）、前記複数の半導体層上に設けられた第１の電極（１５）、及び前記半導体基板における前記第１の電極とは反対側に設けられた第２の電極（１６）を備えると共に、前記半導体基板，前記複数の半導体層，前記第１の電極，及び前記第２の電極の各一端面を有して構成された第１の共振器端面（Ａ１）、及び前記第１の共振器端面に対向し、前記半導体基板，前記複数の半導体層，前記第１の電極，及び前記第２の電極における前記各一端面に対向する各他端面を有して構成された第２の共振器端面（Ｂ１）を備えた共振構造体（２０）に対して、前記第１の共振器端面に、イオンアシストを付与せずに蒸着を行って第１の蒸着膜（２２）を成膜し、さらにイオンアシストを付与して蒸着を行って前記第１の蒸着膜上に第２の蒸着膜（２３）を成膜することにより、前記第１の共振器端面に前記第１の蒸着膜と前記第２の蒸着膜とが順次成膜された積層構造を有する第１の保護膜（２４）を形成する第１のステップと、前記第２の共振器端面に、イオンアシストを付与せずに蒸着を行って第３の蒸着膜（２５）を成膜し、さらにイオンアシストを付与して蒸着を行って前記第３の蒸着膜上に第４の蒸着膜（２６，２８）を成膜することにより、前記第２の共振器端面に前記第３の蒸着膜と前記第４の蒸着膜とが順次成膜された積層構造を有する第２の保護膜（２９）を形成する第２のステップと、を有することを特徴とする半導体レーザ素子（３０）の製造方法。
４）前記第１のステップでは、前記第１の保護膜を、前記第１の電極における前記第１の共振器端面近傍の領域及び前記第２の電極における前記第１の共振器端面近傍の領域に亘って形成し、前記第２のステップでは、前記第２の保護膜を、前記第１の電極における前記第２の共振器端面近傍の領域及び前記第２の電極における前記第２の共振器端面近傍の領域に亘って形成することを特徴とする３）記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、膜厚の高精度な制御が容易であり、かつ、保護膜と共振器端面との剥離を抑制するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図７を用いて説明する。
図１は、実施例の半導体レーザ素子３０が半導体基板１にマトリクス状に複数形成されることを説明するための平面図である。
図２〜図６は、半導体レーザ素子３０の製造過程を説明するための図である。特に、図４〜図６は、一対の共振器端面Ａ１，Ｂ１に第１の保護膜２４，第２の保護膜２９を形成する保護膜形成方法を説明するための図である。図７は実施例の半導体レーザ素子３０を示す図である。
なお、図２は模式的斜視図である。図３は（ａ）が模式的平面図、（ｂ）が（ａ）の矢印Ｓ１方向に見たときの模式的斜視図である。図４は模式的斜視図である。図５及び図６は模式的断面図である。図７は（ａ）及び（ｂ）が模式的斜視図及び模式的断面図である。また、図１〜図６における矢印Ｓ１は互いに対応するものである。
【００１１】
＜実施例＞
実施例では、発振波長が６５０ｎｍ帯であるＡｌＧａＩｎＰ（アルミニウムガリウムインジウム燐）系の半導体レーザ素子を例に挙げて説明する。
なお、後述する半導体レーザ素子３０は、図１に示すように、半導体基板１にマトリクス状に複数形成されるものであるが、図２では説明をわかりやすくするために、６素子分の半導体レーザ素子３０（例えば図１に斜線で示した領域）を示す。
【００１２】
まず、図２（ａ）に示すように、第１導電型の半導体基板１上に、第１導電型のバッファ層２，第１導電型の下クラッド層３，活性層４，第２導電型の第１の上クラッド層５，第２導電型のエッチングストップ層６，第２導電型の第２の上クラッド層７，第２導電型の中間層８，及び第２導電型のキャップ層９を、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により順次積層する。
ここで、第１導電型はｎ型及びｐ型の一方であり、第２導電型はｎ型及びｐ型の他方である。
【００１３】
実施例では、ｎ型を第１導電型とし、ｐ型を第２導電型とした（以下も同様）。
また、実施例では、半導体基板１及びキャップ層９の主成分をそれぞれＧａＡｓ（ガリウム砒素）とし、バッファ層２及び中間層８の主成分をそれぞれＧａＩｎＰ（ガリウムインジウム燐）とし、下クラッド層３，第１の上クラッド層５，エッチングストップ層６，及び第２の上クラッド層７の主成分をそれぞれＡｌＧａＩｎＰとした。
また、実施例では、活性層４を、ＧａＩｎＰ層とＡｌＧａＩｎＰ層とが交互に積層された多重歪量子井戸構造とした。
【００１４】
次に、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ及びエッチングにより、キャップ層９，中間層８，及び第２の上クラッド層７をそれぞれ部分的に除去して、第２の上クラッド層７，中間層８，及びキャップ層９からなるストライプ状のリッジ１０を形成する。
エッチングストップ層６は、第１の上クラッド層５以下の層がエッチングされることを防止するための層である。
【００１５】
次に、図２（ｃ）に示すように、エッチングストップ層６上に、リッジ１０の側壁を覆うように第１導電型の電流ブロック層１２を形成し、リッジ１０及び電流ブロック層１２上に第２導電型のコンタクト層１３を形成する。これら電流ブロック層１２及びコンタクト層１３は、例えばＣＶＤにより形成することができる。
その後、コンタクト層１３上に第１の電極１５を形成し、半導体基板１における第１の電極１５が形成されている側とは反対側の面（図２における下側の面）に第２の電極１６を形成する。
【００１６】
実施例では、電流ブロック層１２の主成分をＡｌＩｎＰ（アルミニウムインジウム燐）とし、コンタクト層１３の主成分をＧａＡｓとした。また、実施例では、第１の電極１５及び第２の電極１６の主成分をそれぞれＡｕ（金）とした。
【００１７】
次に、図３に示すように、上記工程を経た半導体基板１を所定のピッチで劈開することにより、一対の劈開面が一対の共振器端面Ａ１，Ｂ１となる複数の半導体レーザバー２０を得る。なお、図３において、（ｂ）は（ａ）における複数の半導体レーザバー２０のうちの１つを示す模式的斜視図であり、説明をわかりやすくするために３素子分の半導体レーザ素子３０｛例えば図２（ａ）に斜線で示した領域｝を示すものである。
【００１８】
次に、その後の工程である「保護膜形成工程」について、図４~図６を用いて説明する。
【００１９】
まず、図４（ａ）に示すように、半導体レーザバー２０と成膜マスク治具４０とを交互に重ね合わせ、図５（ａ）に示すように、これら２０，４０を固定盤４１に載置し、両側から固定治具４２で保持する。これにより、半導体レーザバー２０及び成膜マスク治具４０は固定盤４１に固定される。
また、半導体レーザバー２０を固定盤４１に固定する際に、半導体レーザバー２０における固定盤４１とは反対側の面を一対の共振器端面Ａ１，Ｂ１のどちらか一方の面にする。
実施例では、一方の共振器端面Ａ１を固定盤４１とは反対側の面とした。
【００２０】
図４に示すように、成膜マスク治具４０は、半導体レーザバー２０と成膜マスク治具４０とを交互に重ね合わせた際に、半導体レーザバー２０における、一対の共振器端面Ａ１，Ｂ１、第１の電極１５における一対の共振器端面Ａ１，Ｂ１の各近傍の領域、及び第２の電極１６における一対の共振器端面Ａ１，Ｂ１の各近傍の領域がそれぞれ露出するように、切り欠き部４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを有している。
【００２１】
次に、図６に示すように、半導体レーザバー２０及び成膜マスク治具４０が固定された固定盤４１を、一方の共振器端面Ａ１が第１の蒸着源５２及び第２の蒸着源５３側に向くように、真空蒸着装置５０のチャンバー５１内に取り付ける。
【００２２】
真空蒸着装置５０は、第１の蒸着材料５４を収容する上記第１の蒸着源５２と、第１の蒸着材料５４とは異なる第２の蒸着材料５５を収容する上記第２の蒸着源５３と、固定盤４１を自転または公転、あるいは自転及び公転させる回転駆動部５６と、半導体レーザバー２０に蒸着される第１の蒸着材料５４及び第２の蒸着材料５５の密着性を向上させるためのイオンガン５７と、これら第１の蒸着源５２，第２の蒸着源５３，回転駆動部５６，イオンガン５７を収容する上記チャンバー５１と、チャンバー５１内を減圧する真空ポンプ等の減圧部５８と、チャンバー５１と減圧部５８とを開閉する第１のバルブ５９と、チャンバー５１内に所定のガスを導入するガス導入部６０と、チャンバー５１とガス導入部６０とを開閉する第２のバルブ６１と、を有して構成されている。
【００２３】
次に、第１のバルブ５９を開状態、第２のバルブ６１を閉状態にして、減圧部５８を動作させ、チャンバー５１内を減圧する。
チャンバー５１内が所定の圧力まで減圧されたら、第２のバルブ６１を開状態にしてガス導入部６０からチャンバー５１内に所定のガスを導入し、回転駆動部５６を動作させて固定盤４１を回転させる。
【００２４】
そして、第１の蒸着源５２から第１の蒸着材料５４を半導体レーザバー２０に向けて蒸発させ、蒸着を行う。さらに、蒸着の途中でイオンガン５７を動作させてイオンアシストを行う。即ち、本蒸着は、蒸着開始時から所定の期間はイオンガンを動作させない、即ちイオンアシストを行わない蒸着と、蒸着の途中から蒸着終了時までの期間はイオンガン５７を動作させてイオンアシストを行うイオンアシスト蒸着と、を順次行うものである。
なお、第１の蒸着源５２から第１の蒸着材料５４を蒸発させる方法及び第２の蒸着源５３から第２の蒸着材料５５を蒸発させる方法としては、電子ビーム法や抵抗加熱法等がある。
【００２５】
その後、第１の蒸着材料５４の蒸発、イオンガン５７の動作、及び固定盤４１の回転を止め、第２のバルブ６１を閉状態にする。
【００２６】
これにより、図５（ｂ）に示すように、イオンアシストを行わない蒸着により成膜された第１の蒸着膜２２と、イオンアシスト蒸着により成膜された第２の蒸着膜２３と、を有して構成された低反射率を有する第１の保護膜２４が、半導体レーザバー２０の一方の共振器端面Ａ１、第１の電極１５における一方の共振器端面Ａ１の近傍の領域、及び第２の電極１６における一方の共振器端面Ａ１の近傍の領域に亘って形成される。
なお、第１の保護膜２４を形成する際に、成膜マスク治具４０，固定盤４１，及び固定治具４２にも第１の蒸着材料５４が蒸着されるが、図５（ｂ）では説明をわかりやすくするためにその図示を省略している。
【００２７】
実施例では、第１の蒸着材料５４としてＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）を用い、第１の蒸着膜２２の厚さを２０ｎｍとし、第２の蒸着膜２３の厚さを１９８ｎｍとした。第１の保護膜２４の発振波長６５０ｎｍに対する反射率は３０％である。
【００２８】
上述した第１の保護膜２４の形成方法によれば、共振器端面Ａ１が露出しているときにはイオンガン５７が動作していないため、共振器端面Ａ１がイオンガン５７から照射されるイオンによってダメージを受けることはない。また、イオンガン５７を動作させるときには、共振器端面Ａ１は第１の蒸着膜２２で覆われているため、イオンガン５７から照射されるイオンによる共振器端面Ａ１のダメージをこの第１の蒸着膜２２で防止することができる。
【００２９】
その後、第１のバルブ５９を閉状態、第２のバルブ６１を開状態にして、ガス導入部６０からチャンバー５１内に大気または所定のガスを導入してチャンバー５１内を大気圧にする。
【００３０】
次に、チャンバー５１内から半導体レーザバー２０及び成膜マスク治具４０が固定された固定盤４１を取り出す。
その後、図５（ｃ）に示すように、固定治具４２の保持を解除し、半導体レーザバー２０を、固定盤４１とは反対側の面が他方の共振器端面Ｂ１となるように、成膜マスク治具４０と共に向きを変えて固定盤４１に載置して両側から固定治具４２で保持する。
【００３１】
次に、この固定盤４１を、他方の共振器端面Ｂ１が第１の蒸着源５２及び第２の蒸着源５３側に向くように、真空蒸着装置５０のチャンバー５１内に取り付ける（図６参照）。
【００３２】
その後、第１のバルブ５９を開状態、第２のバルブ６１を閉状態にして、減圧部５８を動作させ、チャンバー５１内を減圧する。
チャンバー５１内が所定の圧力まで減圧されたら、第２のバルブ６１を開状態にして、ガス導入部６０からチャンバー５１内に所定のガスを導入し、回転駆動部５６を動作させて固定盤４１を回転させる。
【００３３】
そして、第１の蒸着源５２から第１の蒸着材料５４を半導体レーザバー２０に向けて蒸発させ、蒸着を行う。さらに、蒸着の途中でイオンガン５７を動作させてイオンアシストを行う。即ち、本蒸着は、蒸着開始時から所定の期間はイオンガンを動作させない、即ちイオンアシストを行わない蒸着と、蒸着の途中から蒸着終了時までの期間はイオンガン５７を動作させてイオンアシストを行うイオンアシスト蒸着と、を順次行うものである。
【００３４】
これにより、図５（ｄ）に示すように、イオンアシストを行わない蒸着により成膜された第３の蒸着膜２５と、イオンアシスト蒸着により成膜された第４の蒸着膜２６と、を有して構成された初期膜２７が、半導体レーザバー２０の他方の共振器端面Ｂ１、第１の電極１５における他方の共振器端面Ｂ１の近傍の領域、及び第２の電極１６における他方の共振器端面Ｂ１の近傍の領域に亘って形成される。
【００３５】
次に、イオンガン５７を動作させた状態を維持しつつ、第１の蒸着材料５４の蒸発を止めて、第２の蒸着源５３から第２の蒸着材料５５を半導体レーザバー２０に向けて蒸発させ、蒸着を行う。
さらに、イオンガン５７を動作させた状態を維持しつつ、第１の蒸着材料５４と第２の蒸着材料５５とを交互に蒸発させることにより、初期膜２７上に、第１の蒸着材料５４からなる膜と第２の蒸着材料５５からなる膜とが交互に積層された多層膜２８が形成される。
【００３６】
その後、第１の蒸着材料５４及び第２の蒸着材料５５の各蒸発、イオンガン５７の動作、及び固定盤４１の回転を止め、第２のバルブ６１を閉状態にする。
【００３７】
これにより、初期膜２７及び多層膜２８を有して構成された高反射率を有する第２の保護膜２９が、半導体レーザバー２０の他方の共振器端面Ｂ１、第１の電極１５における他方の共振器端面Ｂ１の近傍の領域、及び第２の電極１６における他方の共振器端面Ｂ１の近傍の領域に亘って形成される。
なお、第２の保護膜２９を形成する際に、成膜マスク治具４０，固定盤４１，及び固定治具４２にも第１の蒸着材料５４及び第２の蒸着材料５５がそれぞれ蒸着されるが、図５（ｄ）では説明をわかりやすくするためにその図示を省略している。
【００３８】
実施例では、第１の蒸着材料５４としてＡｌ２Ｏ３を用い、第２の蒸着材料５５としてＴａ２Ｏ５（酸化タンタル）を用いた。また、実施例では、第３の蒸着膜２５の厚さを１０ｎｍとし、第４の蒸着膜２６の厚さを９９ｎｍとした。また、実施例では、多層膜２８を、厚さが７５ｎｍの第１のＴａ２Ｏ５膜，厚さが９９ｎｍの第１のＡｌ２Ｏ３膜，厚さが７５ｎｍの第２のＴａ２Ｏ５膜，厚さが９９ｎｍの第２のＡｌ２Ｏ３膜，及び厚さが７５ｎｍの第３のＴａ２Ｏ５膜が順次積層された５層の積層構造を有する構成とした。第２の保護膜２９の発振波長６５０ｎｍに対する反射率は８０％である。
【００３９】
上述した第２の保護膜２９の形成方法によれば、共振器端面Ｂ１が露出しているときにはイオンガン５７が動作していないため、共振器端面Ｂ１がイオンガン５７から照射されるイオンによってダメージを受けることはない。また、イオンガン５７を動作させるときには、共振器端面Ｂ１は第３の蒸着膜２５で覆われているため、イオンガン５７から照射されるイオンによる共振器端面Ｂ１のダメージをこの第３の蒸着膜２５で防止することができる。
【００４０】
次に、第１のバルブ５９を閉状態にし、ガス導入部６０からチャンバー５１内に大気または所定のガスを導入してチャンバー５１内を大気圧にする。
その後、チャンバー５１内から半導体レーザバー２０及び成膜マスク治具４０が固定された固定盤４１を取り出す。
【００４１】
次に、固定治具４２の保持を解除して半導体レーザバー２０を取り出し、半導体レーザバー２０を、リッジ１０同士が互いに分離されるように所定のピッチで切断することにより、図７に示す半導体レーザ素子３０を複数得る。
【００４２】
半導体レーザ素子３０の第１の電極１５から第２の電極１６に向かって電流を流すと活性層４内でレーザ発振が起こり、一対の共振器端面Ａ１，Ｂ１間で共振する。そして、電流が閾値を越えると、一方の共振器端面Ａ１からレーザ光Ｌ１は出射される。
【００４３】
上述した半導体レーザ素子３０は、一方の共振器端面Ａ１，第１の電極１５における一方の共振器端面Ａ１の近傍の領域，及び第２の電極１６における一方の共振器端面Ａ１の近傍の領域が第１の保護膜２４によって覆われており、他方の共振器端面Ｂ１，第１の電極１５における他方の共振器端面Ｂ１の近傍の領域，及び第２の電極１６における他方の共振器端面Ｂ１の近傍の領域が第２の保護膜２９によって覆われている。
【００４４】
ところで、一対の共振器端面は、劈開面なので非常に平坦な面である。従って、従来のように保護膜が共振器端面のみに形成されている場合は、保護膜と共振器端面との密着性が低く、レーザ発振の際に発生する熱や外部環境によって保護膜が共振器端面から剥離してしまう場合がある。
それに対して、上述した半導体レーザ素子３０では、第１の保護膜２４及び第２の保護膜２９が、第１の電極１５及び第２の電極１６に亘って形成されているため、共振器端面のみに形成されている場合に比べて接触面積が大きいので剥離しにくくすることができる。
また、第１の電極１５及び第２の電極１６の各表面は、一対の共振器端面Ａ１，Ｂ１ほど平坦な面ではないので、一対の共振器端面Ａ１，Ｂ１よりも密着性に優れている。そのため、従来よりも保護膜をさらに剥離しにくくすることができる。
【００４５】
本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施例の半導体レーザ素子が半導体基板にマトリクス状に複数形成されることを説明するための平面図である。
【図２】本発明に係る半導体レーザ素子の製造過程の一例を説明するための図である。
【図３】本発明に係る半導体レーザ素子の製造過程の一例を説明するための図である。
【図４】本発明に係る半導体レーザ素子の製造過程の一例を説明するための図である。
【図５】本発明に係る半導体レーザ素子の製造過程の一例を説明するための図である。
【図６】本発明に係る半導体レーザ素子の製造過程の一例を説明するための図である。
【図７】本発明に係る半導体レーザ素子の製造過程の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４７】
１＿半導体基板、 ２＿バッファ層、 ３＿下クラッド層、 ４＿活性層、 ５＿第１の上クラッド層、 ６＿エッチングストップ層、 ７＿第２の上クラッド層、 ８＿中間層、 ９＿キャップ層、 １０＿リッジ、 １２＿電流ブロック層、 １３＿コンタクト層、 １５＿第１の電極、 １６＿第２の電極、 ２０＿半導体レーザバー、 ２２＿第１の蒸着膜、 ２３＿第２の蒸着膜、 ２４＿第１の保護膜、 ２５＿第３の蒸着膜、 ２６＿第４の蒸着膜、 ２７＿初期膜、 ２８＿多層膜、 ２９＿第２の保護膜、 ３０＿半導体レーザ素子、 Ａ１，Ｂ１＿共振器端面、 Ｓ１＿矢視、 Ｌ１＿レーザ光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板、前記半導体基板上に設けられた複数の半導体層、前記複数の半導体層上に設けられた第１の電極、及び前記半導体基板における前記第１の電極とは反対側に設けられた第２の電極を備えると共に、前記半導体基板，前記複数の半導体層，前記第１の電極，及び前記第２の電極の各一端面を有して構成された第１の共振器端面、及び前記第１の共振器端面に対向し、前記半導体基板，前記複数の半導体層，前記第１の電極，及び前記第２の電極における前記各一端面に対向する各他端面を有して構成された第２の共振器端面を備えた共振構造体と、
前記第１の共振器端面、前記第１の電極における前記第１の共振器端面近傍の領域、及び前記第２の電極における前記第１の共振器端面近傍の領域に亘って形成された第１の保護膜と、
前記第２の共振器端面、前記第１の電極における前記第２の共振器端面近傍の領域、及び前記第２の電極における前記第２の共振器端面近傍の領域に亘って形成された第２の保護膜と、
を備えたことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記第１の保護膜及び前記第２の保護膜は、前記第１の共振器端面と前記第２の共振器端面との間で共振されたレーザ光に対する反射率が互いに異なることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
半導体基板、前記半導体基板上に設けられた複数の半導体層、前記複数の半導体層上に設けられた第１の電極、及び前記半導体基板における前記第１の電極とは反対側に設けられた第２の電極を備えると共に、前記半導体基板，前記複数の半導体層，前記第１の電極，及び前記第２の電極の各一端面を有して構成された第１の共振器端面、及び前記第１の共振器端面に対向し、前記半導体基板，前記複数の半導体層，前記第１の電極，及び前記第２の電極における前記各一端面に対向する各他端面を有して構成された第２の共振器端面を備えた共振構造体に対して、前記第１の共振器端面に、イオンアシストを付与せずに蒸着を行って第１の蒸着膜を成膜し、さらにイオンアシストを付与して蒸着を行って前記第１の蒸着膜上に第２の蒸着膜を成膜することにより、前記第１の共振器端面に前記第１の蒸着膜と前記第２の蒸着膜とが順次成膜された積層構造を有する第１の保護膜を形成する第１のステップと、
前記第２の共振器端面に、イオンアシストを付与せずに蒸着を行って第３の蒸着膜を成膜し、さらにイオンアシストを付与して蒸着を行って前記第３の蒸着膜上に第４の蒸着膜を成膜することにより、前記第２の共振器端面に前記第３の蒸着膜と前記第４の蒸着膜とが順次成膜された積層構造を有する第２の保護膜を形成する第２のステップと、
を有することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１のステップでは、前記第１の保護膜を、前記第１の電極における前記第１の共振器端面近傍の領域及び前記第２の電極における前記第１の共振器端面近傍の領域に亘って形成し、
前記第２のステップでは、前記第２の保護膜を、前記第１の電極における前記第２の共振器端面近傍の領域及び前記第２の電極における前記第２の共振器端面近傍の領域に亘って形成することを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１】
半導体基板、前記半導体基板上に設けられた複数の半導体層、前記複数の半導体層上に設けられた第１の電極、及び前記半導体基板における前記第１の電極とは反対側に設けられた第２の電極を備えると共に、前記半導体基板，前記複数の半導体層，前記第１の電極，及び前記第２の電極の各一端面を有して構成された第１の共振器端面、及び前記第１の共振器端面に対向し、前記半導体基板，前記複数の半導体層，前記第１の電極，及び前記第２の電極における前記各一端面に対向する各他端面を有して構成された第２の共振器端面を備えた共振構造体と、
前記第１の共振器端面、前記第１の電極における前記第１の共振器端面近傍の領域、及び前記第２の電極における前記第１の共振器端面近傍の領域に亘って形成された第１の保護膜と、
前記第２の共振器端面、前記第１の電極における前記第２の共振器端面近傍の領域、及び前記第２の電極における前記第２の共振器端面近傍の領域に亘って形成された第２の保護膜と、
を備えたことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記第１の保護膜及び前記第２の保護膜は、前記第１の共振器端面と前記第２の共振器端面との間で共振されたレーザ光に対する反射率が互いに異なることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
半導体基板、前記半導体基板上に設けられた複数の半導体層、前記複数の半導体層上に設けられた第１の電極、及び前記半導体基板における前記第１の電極とは反対側に設けられた第２の電極を備えると共に、前記半導体基板，前記複数の半導体層，前記第１の電極，及び前記第２の電極の各一端面を有して構成された第１の共振器端面、及び前記第１の共振器端面に対向し、前記半導体基板，前記複数の半導体層，前記第１の電極，及び前記第２の電極における前記各一端面に対向する各他端面を有して構成された第２の共振器端面を備えた共振構造体に対して、前記第１の共振器端面に、イオンアシストを付与せずに蒸着を行って第１の蒸着膜を成膜し、さらにイオンアシストを付与して蒸着を行って前記第１の蒸着膜上に第２の蒸着膜を成膜することにより、前記第１の共振器端面に前記第１の蒸着膜と前記第２の蒸着膜とが順次成膜された積層構造を有する第１の保護膜を形成する第１のステップと、
前記第２の共振器端面に、イオンアシストを付与せずに蒸着を行って第３の蒸着膜を成膜し、さらにイオンアシストを付与して蒸着を行って前記第３の蒸着膜上に第４の蒸着膜を成膜することにより、前記第２の共振器端面に前記第３の蒸着膜と前記第４の蒸着膜とが順次成膜された積層構造を有する第２の保護膜を形成する第２のステップと、
を有することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１のステップでは、前記第１の保護膜を、前記第１の電極における前記第１の共振器端面近傍の領域及び前記第２の電極における前記第１の共振器端面近傍の領域に亘って形成し、
前記第２のステップでは、前記第２の保護膜を、前記第１の電極における前記第２の共振器端面近傍の領域及び前記第２の電極における前記第２の共振器端面近傍の領域に亘って形成することを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１０３４０５（Ｐ２０１０−１０３４０５Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７５３６２（Ｐ２００８−２７５３６２）
【出願日】平成２０年１０月２７日（２００８．１０．２７）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２７日（２００８．１０．２７）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
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